一种单CPU实现协议NSR的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种单CPU实现协议NSR的方法及系统，涉及数据和IP传输通信设备领域，包括：将协议逻辑实体分割为协议会话和协议计算两个进程，并拆分到两个硬件上部署，设置监控进程监测协议计算进程运行状态；协议动态运行过程中，协议计算进程收集运行过程的关键数据备份至备份数据库，并随运行过程实时刷新；监控进程检测到协议计算进程异常或人为退出时，监控进程建立新的协议计算进程，从备份数据库中恢复关键数据信息；新协议计算进程完成数据恢复后和设备协议会话进程保持握手关系，重新建立新的交互关系，完成新协议计算进程的加载升级。本发明专利技术的单CPU实现协议NSR的方法及系统提高了单主控下多核CPU资源利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种单CPU实现协议NSR的方法及系统
本专利技术涉及数据和IP传输通信设备领域，具体涉及一种单CPU实现协议NSR的方法及系统。
技术介绍
随着5G移动互联网和物联网(IoT，InternetofThings)的爆炸性发展，各种各样不同要求和特性的新兴服务、业务在5G网络中频繁部署，这些服务、业务对5G网络带宽、时延等要求较高，如果网络设备主控发生故障，转发业务不能及时恢复将造成重大损失。为了减少设备主控故障对业务的影响，提高网络的可靠性，主控CPU需要支持协议NSR(NoneStopRouting，不中断路由)，尤其单CPU场景下支持协议NSR，即单CPU在主要进程故障、在线升级等，协议部分进程重新启动，但业务不中断，能保证业务正常运行，满足通信设备高可靠性要求。根据通信网络设备的功能架构不同，5G网络设备可以分为分布式和集中式，通常集中式设备使用单CPU处理控制平面信令业务和转发平面表项管理，网络震荡时，CPU资源常常不足，通常只有更换高主频CPU才能提升性能，而CPU频率增加是极为有限的，且会极大增加设备成本。这种情况下单CPU遇到网络震荡，设备规格性能很难达到要求，而通信网络协议(包括但不限于OSPF/ISIS/BGP/LDP/RSVP/LACP/STP/VRRP等)通常集中式部署，即协议进程部署在一个CPU核上面，对设备CPU资源性能要求极高。分布式设备主控板卡冗余条件下，可采用主备备份来实现NSR，但集中式设备或单主控CPU环境下，动态协议(IGP/BGP/LDP/RSVP/LACP/ARP/NDP/STP/VRRP)状态和TCP/IP协议栈均没有动态备份，无主备备份机制，没有热备，无法实现NSR，当主控系统故障或者协议进程异常，即动态协议业务邻居断邻，协议生成的业务管理表项也不存在，导致业务发生中断，对网络业务产生极大的影响，不能满足通信设备业务高可靠性的要求。虽然集中式设备可以采取NSF+GR实现业务不中断，但依赖邻居HELPER支持能力，需要邻居开启GR功能，能进行协议GR协商，不具备全适应性，不能在市场推广，因此单CPU实现协议NSR也是迫在眉睫。针对上述问题，现有公开技术有一定的探索：如中国专利CN201910008945.0“在不支持NSR的分布式设备中实现LACPNSR的方法及系统”中，仅针对LACP协议实现NSR方法系统，且适用在主备主控盘场景下，不能解决单CPU场景NSR问题。中国专利CN201910253442.X“路由不间断方法和主控板”主要是针对TCP热备实现协议NSR过程。中国专利CN201510682644.8“一种路由器中分布式协议的实现方法及系统”中主要强调了分布式设备形态下分担主控IGP压力，且该分布式只适用IGP该协议分布式部署和NSR无关，其适用范围有限；而中国专利CN201410055000.1“路由协议重启后不间断路由的实现方法和装置”技术方案中，需要依赖和邻居协商hello时间参数，不是通过邻居保活机制，存在部分协议如BGP和OSPF无法实现，如果应用到单主控上存在局限无法实现NSR。可见，现有技术仍难以解决集中式设备单CPU同时处理控制平面信令业务和转发平面表项管理业务；以及设备达到一定量规格，网络震荡时，CPU资源不能满足设备要求，设备收敛速度达不到要求，单CPU性能无法充分发挥的问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种单CPU实现协议NSR的方法及系统提高了单主控下多核CPU资源利用率，提高了协议性能，整机软件规格，增加了协议收敛速度并采用协议PC快速收敛出路径的变化。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：在一个方面，本专利技术提供一种单CPU实现协议NSR的方法，该方法包括：S1、将协议逻辑实体按协议的逻辑功能分割为协议会话和协议计算两个进程，并拆分到两个硬件上实体部署，并设置监控进程监测协议计算进程运行状态；S2、协议动态运行过程中，协议计算进程收集运行过程的关键数据备份至备份数据库，并随运行过程实时刷新；S3、监控进程检测到协议计算进程异常或人为退出时，监控进程建立新的协议计算进程，新协议计算进程启动时，从备份数据库中恢复关键数据信息；S4、新协议计算进程完成数据恢复后和设备协议会话进程保持握手关系，重新建立新的交互关系，完成新协议计算进程的加载升级。在上述技术方案的基础上，所述步骤S2具体包括：协议会话进程从邻居收到路径、标签相关信息的报文时，通过PSI接口传递至协议计算进程；协议计算收到所述报文后进行加工处理，生成包括链路状态数据库，全网拓扑信息，路径标签信息，协议状态机的处理数据；从所述处理数据中选取关键数据以关键字形式组织备份到备份数据库；协议动态运行过程中，协议计算进程将关键数据进行备份，同时以关键字形式刷新相应的条目信息。在上述技术方案的基础上，所述关键数据包括接口链路、LSDB、链路拓扑的信息。在上述技术方案的基础上，所述步骤S4数据恢复过程中，如有从备份数据库数据加载相同关键字数据的条目，则以协议会话进程发送的最新数据为准，更新备份数据库恢复的条目数据；如不存在相同关键字数据条目，则以备份数据库恢复的数据为准。在上述技术方案的基础上，还包括：所述步骤S3中，当协议计算进程异常或退出时，协议会话进程按原设置缓存与协议计算进程之间路由通告的消息，通告的所述消息包括状态、路径、标签信息；所述步骤S4中，协议会话进程学习到协议计算进程异常退出重启，触发将本地协议会话进程缓存的路由通告消息发给协议计算进程进行处理更新，重新计算协议状态、路径可达性、标签有效性信息。在上述技术方案的基础上，在运行设备为集中式设备时，协议计算进程运行于主控CPU的第一核上，协议会话进程运行于主控CPU的第二核上；在运行设备为分布式设备时，协议计算进程运行于主控板卡上，协议会话进程运行于转发板卡上。在上述技术方案的基础上，在步骤S4后，还包括：进入新的备份流程，将新产生的数据备份到备份数据库，使备份数据库始终保持与最新的关键数据信息同步。在第二方面，本专利技术还提供一种单CPU实现协议NSR的系统，该系统包括：协议计算单元，用于在协议动态运行过程中，处理协议收敛计算、状态更新，以及收集运行过程的关键数据备份至备份数据库，并随运行过程实时刷新；以及在协议计算进程异常或人为退出时，接收监控单元控制启动新协议计算进程，并在启动时，从备份数据库中恢复关键数据信息；协议会话单元，用于负责管理维护本节点邻居保活，收发处理与邻居之间的信令包并传递给协议计算单元；监控单元，用于监测协议计算进程运行状态，以及在检测到协议计算进程异常或人为退出时，建立新的协议计算进程；数据库单元，用于接收及存储协议计算单元发送的关键数据；其中，所述协议计算单元和协议会话单元分别设置于不同的硬件实体上。在上述技术方案的基础上，所述协议会话单元还用于在从邻居收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单CPU实现协议NSR的方法，其特征在于，包括：/nS1、将协议逻辑实体按协议的逻辑功能分割为协议会话和协议计算两个进程，并拆分到两个硬件上实体部署，并设置监控进程监测协议计算进程运行状态；/nS2、协议动态运行过程中，协议计算进程收集运行过程的关键数据备份至备份数据库，并随运行过程实时刷新；/nS3、监控进程检测到协议计算进程异常或人为退出时，监控进程建立新的协议计算进程，新协议计算进程启动时，从备份数据库中恢复关键数据信息；/nS4、新协议计算进程完成数据恢复后和设备协议会话进程保持握手关系，重新建立新的交互关系，完成新协议计算进程的加载升级。/n

【技术特征摘要】
1.一种单CPU实现协议NSR的方法，其特征在于，包括：
S1、将协议逻辑实体按协议的逻辑功能分割为协议会话和协议计算两个进程，并拆分到两个硬件上实体部署，并设置监控进程监测协议计算进程运行状态；
S2、协议动态运行过程中，协议计算进程收集运行过程的关键数据备份至备份数据库，并随运行过程实时刷新；
S3、监控进程检测到协议计算进程异常或人为退出时，监控进程建立新的协议计算进程，新协议计算进程启动时，从备份数据库中恢复关键数据信息；
S4、新协议计算进程完成数据恢复后和设备协议会话进程保持握手关系，重新建立新的交互关系，完成新协议计算进程的加载升级。


2.如权利要求1所述的单CPU实现协议NSR的方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
协议会话进程从邻居收到路径、标签相关信息的报文时，通过PSI接口传递至协议计算进程；
协议计算收到所述报文后进行加工处理，生成包括链路状态数据库，全网拓扑信息，路径标签信息，协议状态机的处理数据；
从所述处理数据中选取关键数据以关键字形式组织备份到备份数据库；
协议动态运行过程中，协议计算进程将关键数据进行备份，同时以关键字形式刷新相应的条目信息。


3.如权利要求2所述的单CPU实现协议NSR的方法，其特征在于：所述关键数据包括接口链路、LSDB、链路拓扑的信息。


4.如权利要求1所述的单CPU实现协议NSR的方法，其特征在于：
所述步骤S4数据恢复过程中，如有从备份数据库数据加载相同关键字数据的条目，则以协议会话进程发送的最新数据为准，更新备份数据库恢复的条目数据；如不存在相同关键字数据条目，则以备份数据库恢复的数据为准。


5.如权利要求1所述的单CPU实现协议NSR的方法，其特征在于，还包括：
所述步骤S3中，当协议计算进程异常或退出时，协议会话进程按原设置缓存与协议计算进程之间路由通告的消息，通告的所述消息包括状态、路径、标签信息；
所述步骤S4中，协议会话进程学习到协议计算进程异常退出重启，触发将本地协议会话进程缓存的路由通告消息发给协议计算进程进行处理更新，重新计算协议状态、路径可达性、标签有效性信息。


6.如权利要求1所述的单CPU实现协议NSR的方法，其特征在于：
在运行设备为...

【专利技术属性】
技术研发人员：付华楷，宴炳文，
申请(专利权)人：烽火通信科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42